Ветрогенератор

Ветрогенератори или ветроелектране, су врста електрана које користе енергију ветра, који је обновљиви извор енергије. Ветрогенератори се састоје из носеће конструкције у облику стуба, ветротурбине, генератора електричне енергије, дела који регулише брзину обртања генератора и излазни напон ветрогенератора и прикључка на неки систем за акумулисање енергије или на електричну мрежу.

Овај чланак обрађује ветрогенераторе које производе електричну енергију. Ветрењаче које производе само механичку енергију су обрађене у посебном чланку, ветрењача.

Windkraftanlagen Dänemark gross
Ветрогенератори у Данској.

Историја

По открићу електромотора и електричног генератора у 19. вијеку, почели су експерименти са производњом електричне енергије. Први модели вјетрогенератора су били мало више од вјетрењача са додатним електричним генератором, који је претварао механичку енергију у електричну.

Сматра се да је први ветрогенератор направио у Кливленду, САД, Чарлс Бруш (Charles Brush) 1888. године. Године 1908. постојале су у САД 72 вјетрогенератори снаге од 5 до 25 киловата. У вријеме Првог свјетског рата, 100.000 мањих вјетрењача за фарме је произвођено сваке године у САД, углавном за пумпање воде. До 1930, мањи ветрогенератори су постале честе на фармама, обезбјеђујући струју за неколико сијалица, радио и друге мање потрошаче.

Послије 1930 почела је електрификација руралних дијелова САД, и вјетрогенератори су углавном напуштене због јефтиније струје из развијене електричне мреже. У Европи, електрификација је свуда била централизирана на државном нивоу, и вјетрогенератори су постојале само као експерименти до 1973. године.

После нафтне кризе 1973, а поготово после 2000, развој се све више убрзава. Цена енергије из ветрогенератора полако пада, а цена енергије из класичних необновљивих извора енергије расте. Све је ово допринело да је количина произведене електричне енергије из ветрогенератора порасла 5 пута у периоду од 2000. до 2007. године.

Ветрогенератори са вертикалном осовином

Savonius turbine motion
Шематски приказ Савониус турбине, једне врсте турбине са вертикалном осовином. Ако има више од 2 крака, сама се покреће при било којем смјеру вјетра.

Заједничка особина вјетрогенератора ове конструкције је што је оса ротације пропелера или турбине вертикална.

Предности ветрогенератора са вертикалном осовином:

  • једноставне су за израду
  • велики обртни момент
  • издржљиве
  • већина без потребе да се окрећу у правцу ветра, непотребан механизам за ту сврху
  • лакше за одржавање него ветроелектране са хоризонталном осовином, јер је генератор близу тла

Недостаци ветрогенератора са вертикалном осовином:

  • мања ефикасност од ветрогенератора са хоризонталном осовином
  • за производњу електричне енергије, већи степен механичког преноса потребан због мање брзине ротације него ветрогенератора са хоризонталном осовином

У данашње вријеме долази до раста интересовања за ову врсту монтаже због наведених предности и за ветрогенераторе. Ово се посебно односи на мање аматерске инсталације.

Према принципу рада и начину извошења се ветрогенераторе са вертикалном особином деле на:

  • анемометар - једноставна справа за мерење брзине ветра, са шупљим полукуглама за „хватање“ ветра
  • Савониус (Savonius) турбина
  • Дариус (Darrieus) турбина

и друге врсте, којима је заједничко то што им је осовина вертикална.

Ветрогенератори са хоризонталном осовином

Enercon E-30 Aurich Okt 2004
Ветрогенератори са хоризонталном осовином.

У данашње време најраширенији тип ветрогенератора за велике снаге је управо са хоризонталном осовином.

Предности ветрогенератора са хоризонталном осовином:

  • постављају се на већим висинама где су и брзине ветра веће
  • нешто боље ефикасности од већине ветрогенератора са вертикалном осовином
  • могућност мењања нападног угла елисе (повећава ефикасност и олакшава регулацију брзине)

Недостаци ветрогенератора са хоризонталном осовином:

  • скупи торњеви веће висине
  • вибрације при раду
  • потреба за непрекидним усмеравањем осовине у ветар
  • сложеност конструкције
  • скупо одржавање високих стубова и генераторског склопа на великој висини

Дијелови ветрогенератора са хоризонталном осовином

ShemaVjetroelektraneVHO
Делови типичног ветрогенератора са хоризонталном осовином
  • Носећа конструкција у облику стуба
  • Ветротурбина (елиса, пропелер)
  • Механички пренос, који подиже малу брзину ротације елисе на већу, потребну за генератор
  • Генератор електричне енергије
  • Део који регулише брзину обртања генератора и излазни напон
  • Прикључак на систем за акумулисање енергије или на електричну мрежу

Прорачун добијене механичке снаге

Прорачун је исти као и за обичну ветрењачу, пошто је разлика тек у каснијем степену претварања енергије.

Снага која је пренета на ротор ветрогенератора је пропорционална површини коју покрива ротор, густини ваздуха и кубу (трећем степену) брзине ветра.

Дакле теоретска корисна снага је:

,

гдје

  • P = снага у W,
  • α = фактор искоришћења,
  • ρ = густина ваздуха у Kg/m³,
  • r = радијус турбине у m, и
  • v = брзина ваздуха у m/s.

Пошто ротор (елиса) узима енергију од ваздуха, брзина ваздуха пада. Алберт Бец, немачки научник, је установио 1919. да ветрењача може да искористи највише 59% од теоретске енергије ветра.

Као пример:

Рецимо да је 15 °C на нивоу мора и густина ваздуха је 1.225 Kg/m³. Ветар брзине 8 m/s (28.8 Km/h) кроз ротор дијаметра 100 m ће пронети 77000 Kg ваздуха кроз простор кракова ротора ветрогенератора.

Укупна снага је 2.5 MW, али само 1.5 MW може да се искористи због Бецовог закона. Добијена механичка енергија се даље претвара у електричну у електричном генератору, па је излазна електрична снага још умањена.

Галерија ветропаркови

Verstat

Ветропарк у Немачкој околина Верштата

Литература

Спољашње везе

Једноставна технологија

Једноставна технологија (Low technology), често се и скраћено назива low tech, најчешће је традиционална или немеханичка, обухвата занате и алате из периода пре Индустријске револуције. Представља супротност високој технологији. Термин се користи и за индустрију која не представља високо-технолошку индустрију.

Као све дефиниције, тако и ова треба да се схвати условно. Постоје и технички проналасци и технологије из ранијих времена за које постоји обновљени интерес, као када је у питању римски бетон чијим усавршавањем би се створио материјал са својствима те старе технологије али уз побољшања која су могућа уз савремену технологију.Грађевински материјали које сврставају и категорију зелених (Green ), врло често су коришћени у традиционалној архитектури, а обновљени интерес за њих проистиче често из захтева за енергетском ефикасношћу. Такав материјал је мешавина глине, песка, сламе, воде и земље ( енгл. Cob или cobb ),који је сличан непеченој опеци. Материјал је отпоран на ватру, воду, сеизмичке активности и није скуп. Користио се још у преисторијским временима и може се наћи у различитим климатским појасевима на свим меридијанима.Градња на бази сламе (Straw-bale construction )је метода која користи бале сламе (најчешће слама од жита, пиринча, ражи и јечма) као структурнe елементe, изолација, или за обе ствари. Предност у поређењу са конвенционалним грађевинским системима лежи у обновљивој природи сламе, њеној цени, лакој доступности и високој вредности као изолатора. Сектор индустрије једноставне технологије се сматра подстицајним за економски раст и стварање великог броја радних места не само у земљама попут Литваније, него и у напредним европским економијама, као што је Немачка Значај индустрије једноставне технологије запажен је и у комисији ЕУ.

Вјетрењача

Вјетрењача се првенствено односи на млин који претвара енергију вјетра у ротациону енергију помоћу крила која се називају једра. Вјетрењаче су се први пут појавиле у Персији у 9. вијеку нове ере.

Вјетрењаче се, поред воденица које користе хидроенергију, до проналаска мотора, сматрају за прве или ране моторе прединдустријског доба. Сходно томе, највише су коришћене као млин за млевење житарица, пумпа за воду или пумпна станица, потом за обраду материјала - пилана и млин за уље. Данашњи вјетрогенератори су наследници вјетрењача.

На другим језицима

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.